книги / Электрооборудование электровакуумного производства

тельных ламп, затем —для некоторых типов генератор­ ных ламп и газоразрядных приборов в виде карусельных полуавтоматов, на которых загрузка ламп и отпайка

судалением остатка штенгеля осуществляются вручную,

атехнологический процесс откачки (вакуумной обработ­ ки) — автоматически. Карусельные полуавтоматы откач­

ки затем были внедрены в производство электронно­ лучевых трубок. Однако увеличение размеров наиболее массовой продукции среди ЭЛТ — кинескопов заставило перейти к откачным машинам конвейерного типа, дости­ гающим в длину нескольких десятков метров. В настоя­ щее время на конвейерных машинах откачки обрабаты­ вается, кроме кинескопов, значительная часть других типов электронно-лучевых трубок. Некоторые типы тру­ бок все еще обрабатываются на стационарных постах в связи с малым выпуском или из-за конструктивной сложности приборов.

Технологический процесс вакуумной обработки обыч­ но состоит из следующих операций:

1)подсоединение к вакуумной системе;

2)предварительная откачка;

3)обезгаживание оболочки и покрытий;

4)обезгаживание деталей внутренней арматуры (электронно-оптической системы —для кинескопов);

5)обработка катода;

6)отпайка;

7)распыление газопоглотителя.

Приведенная схема технологического процесса ваку­ умной обработки является типовой для большинства электронных приборов и незначительно изменяется с уче­ том специфических особенностей отдельных типов при­ боров. Такое построение процесса вакуумной обработки базируется на следующих общих положениях.

1.Откачка газов из внутреннего объема прибора проводится до начала тепловой обработки и доводится до давления, позволяющего избежать окисления арма­ туры при нагреве.

2.Общий прогрев, предназначенный для удаления основной массы паров воды и углекислого газа с внут­ ренней поверхности оболочки и арматуры, проводится

после предварительной откачки. Подъем температуры, выдержка максимальной температуры и скорость охлаж­ дения выбираются с учетом интенсивности общего газовыделения, скорости откачки, качества газопоглотителя,

режимов эксплуатации прибора, специфических особен­ ностей прибора. Например, для стеклянных и металло­ стеклянных ламп применяется постепенный подъем тем­ пературы до 300—500°С, для металлокерамических ламп — до 700°С, для электронно-лучевых трубок с уче­ том графитового покрытия — до 400°С.

3. Обезгаживание деталей внутренней арматуры должно проводиться при максимально допустимой тем­ пературе, причем ограничивающими факторами в этом случае являются возможность деформации арматуры или оболочки, а также начало возгонки металла деталей или содержащихся в них примесей. Основной способ нагрева деталей внутренней арматуры — индукционный.

4. Обработка катода проводится после обезгаживания деталей внутренней арматуры и по возможности в восстановительной среде для предотвращения его окисления и дезактивирования. Обезгаживание и частич­ ное активирование катода определяются режимом изме­ нения тока (иногда напряжения) подогревателя во вре­ мени и наиболее благоприятного совмещения с другими операциями технологического процесса вакуумной об­ работки. Активированию катода способствует токоотбор, проводимый при электронной бомбардировке электродов с целью очищения последних от окислов, которые не разлагаются при тепловой обработке. Превращение кар­ бонатного покрытия в активно эмиттирующую поверх­ ность для ламп СВЧ, ламп повышенной долговечности и в тех случаях, когда опасны термотоки сетки, следует проводить при пониженных температурах катода и вы­ соком вакууме.

5. Отпайка должна производиться при горячей обо­ лочке и включенном подогревателе, что существенно снижает отравление катода. Рекомендуется применение автоматического электроотпая.

6. Для обеспечения качественного проведения ваку­ умной обработки необходимо соблюдение принципа совместного нагрева различных элементов прибора. Вы­ полнение требования совместного нагрева позволяет избежать дополнительного отравления катода за счет газов, поглощаемых холодными, ранее обезгаженными деталями, уменьшить напыление с горячих деталей, со­ кратить время откачки.

7. Обезгаживание газопоглотителей, как распыляе­ мых, так и нераспььдяемых, проводится во время откачки

16?

и по возможности одновременно с обезгаживанйем де­ талей внутренней арматуры. Распыление (активирова­ ние) газопоглотителя проводится в отпаянном приборе при низкой температуре оболочки (баллона), что позво­ ляет получить для распыляемого газопоглотителя по­ ристое рыхлое покрытие с высокой сорбционной ем­ костью. Распылять (активировать) газопоглотитель перед отпаем не рекомендуется из-за возможности попа­ дания внутрь откачиваемого объема паров масла рабо­ тающего насоса в результате резкого понижения давле­ ния, вызванного откачивающим действием газопоглоти­ теля, а также из-за потери сорбционной емкости газопоглотителя, расходуемой на откачку вакуумной си­ стемы. Возможно распыление (активирование) газопо­ глотителя в несколько приемов (по частям) и с исполь­ зованием режима тренировки, что дает лучшие резуль­

таты.

Технологический процесс откачки тесно связан с ва­ куумной системой применяемого откачного оборудова­ ния, конструкция и характеристики которого зависят от специфических особенностей откачиваемых приборов. Например, большинство массовых типов приемно-усили­ тельных ламп откачивается на многопозиционных кару­ сельных полуавтоматах без диффузионных насосов. Окончательный высокий вакуум получают за счет газо­ поглотителя уже в процессе тренировки. Наиболее эко­ номичными и простыми являются полуавтоматы, имею­ щие диффузионные насосы только на последних позициях. Вакуумная система такого карусельного полу­ автомата позволяет поднимать производительность за счет форсирования режимов откачки. Для откачки ламп повышенной надежности и долговечности, приборов СВЧ, модуляторных и импульсных ламп, генераторных ламп . малой и средней мощности, электронно-лучевых трубок, высоковольтных и других приборов, требующих получения высокого вакуума при тщательном обезгаживании, применяются высокопроизводительные диффузи­ онные паромасляные насосы в сочетании с механически­ ми насосами предварительного вакуума. Использование паромасляных насосов создает опасность попадания паров масла внутрь объема откачиваемого прибора и требует весьма грамотного выбора технологического ре­ жима обработки и правильной эксплуатации оборудо­ вания. Технологический режим обработки в этом случае

поря горные лампы, металлокерамические типа нувистчЭ* ров и др.

Электрическое оборудование постов, полуавтоматиче­ ских и автоматических установок для вакуумной обра­ ботки состоит из электрической системы питания мото­ ров, насосов, печи общего нагрева, источников питания накала, источников электронной бомбардировки, гене­ ратора высокой частоты, снабженного специальными индукторными катушками для проведения различных

осциллографических трубок.

грузка трубки и откачка меха­

операций, термопарных измерителей температуры изде­ лия, измерителей давления с ионизационными и термо­ парными манометрическими лампами, являющимися обязательной частью вакуумной системы, и другой вспо­ могательной и измерительной аппаратуры, необходимой для правильного проведения процесса вакуумной обра­ ботки. Так, в технологическую схему откачки может быть введено применение искрового течеискателя, конт­ роля обрыва подогревателя, измерение коэффициента газности и т. д. Управление и контроль проводимого процесса вакуумной обработки осуществляются либо оператором с помощью специального пульта управления, либо автоматически, вплоть до использования вычисли­ тельной машины. В случае применения вращающихся или перемещающихся позиций обработки (карусельные и конвейерные установки) большое значение приобре­ тает электрическая система подачи напряжений на от­ качиваемый прибор и сбора информации. Эта система обычно выполняется в виде шинно-щеточной сборки, ко-

165

Торая должна обладать повышенной надежностью. Все вышесказанное иллюстрируется технологический схемой многопозидионной карусельной установки для обработки осциллографических трубок, показанной на рис. 2-44. Обычно для нагрева стеклянной оболочки приборов при­ меняют туннельные печи, температура отдельных участ­ ков которых регулируется и контролируется с помощью

рис. 2-45. С целью исключения дополнительных источ­ ников напряжений, возникающих в стекле, для умень­ шения температурного градиента снижают скорости дви­ жения и удлиняют печь. Нагрев деталей внутренней арматуры преимущественно осуществляется токами вы­ сокой частоты.

ИНДУКЦИОННЫЙ НАГРЕВ

Для большинства массовых типов приемно-усили­ тельных ламп, различных газоразрядных и других при­ боров в качестве источника токов высокой частоты используется мощный ламповый генератор, питающий через фидер большое число индукторов. Конструкция индуктора зависит от назначения и особенностей кон­ струкции прибора, а также применяемого оборудования и технологического процесса обработки. Коэффициент

166

полезного действия индуктора зависит от величины свя­ зи и положения вектора магнитного поля относительно разогреваемой детали. Поэтому для ламп с цилиндриче­ ской конструкцией электродов применяется цилиндри­ ческая форма катушки индуктора, который в случае перемещения лампы (карусельный полуавтомат) прихо­ дится выполнять подъемным. Для ламп плоской кон­ струкции используется коридорный индуктор с плоскими катушками. Для ламп, имеющих как цилиндрическую, так и плоскую арматуру, применяется также шинный индуктор, позволяющий прогревать лампу непрерывно в отличие от коридорного или подъемного индуктора. Переход к конвейерным линиям обработки резко выявил недостатки централизованной схемы получения энергии высокой частоты для нагрева внутренней арматуры. Не­ достатками использования одного мощного генератора для обработки приборов на многих позициях являются низкий к. п.д., обусловленный большой протяженностью фидера и плохим согласованием с каждым индуктором, большими потерями на излучение, слабой связью (осо­ бенно это присуще шинному индуктору), взаимосвязан­ ностью работы индукторов при питании от одного источ­ ника и целый ряд других недостатков. Стремление мак­ симально повысить надежность оборудования и обеспе­ чить его работоспособность даже в аварийных ситуациях на отдельных позициях, что для многопозиционных кон­ вейерных линий имеет существенное значение, заставило выполнять такое оборудование в виде полностью авто­ номных ячеек, связанных в одно целое транспортным конвейером. Замена аварийной позиции запасной прово­ дится без остановки конвейера и резко упрощает обслу­ живание при высоком коэффициенте использования обо­ рудования. Однако это потребовало создания малогаба­ ритного надежного генератора с высоким к. п. д. для питания энергией высокой частоты отдельной позиции конвейерной установки. Эта задача в настоящее время успешно решена применением тиратронных генераторов, работающих в импульсном режиме затухающими коле­ баниями, взамен ламповых генераторов, работающих

пряжения и малых потерь в коротком фидере при согласованной нагрузке. Дополнительный выигрыш в мощности обеспечивается оптимальным выбором рабо­

167

чих частот генератора. В тиратронном генераторе ти­ ратрон используется как ключ, обеспечивающий ударное возбуждение затухающих колебаний в индукторе на его собственной резонансной частоте. Падение напряжения на открытом тиратроне мало, что позволяет получить высокий коэффициент использования анодного напряже­ ния. Регулирование выходной мощности производится изменением частоты коммутации, поэтому применяются специальные импульсные водородные тиратроны, рабо­ тающие при высоких частотах коммутации. Выходная мощность, определяющая температуру нагреваемой де­ тали при заданном (постоянном) индукторе, задается частотой коммутации, изменение которой приводит к из­ менению нагрузки выпрямителя питания и значения среднего тока, протекающего через тиратрон. Это позво­ ляет устанавливать тепловой режим обработки по при­ бору контроля среднего тока тиратрона. Такой генератор может быть установлен в непосредственной близости от обрабатываемого изделия и связан с индуктором корот­ ким фидером. На конвейерных линиях индуктор генера­ тора устанавливается на позиции и перемещается вместе с нею, а сам генератор стационарно вмонтирован в кор­ пус транспортного конвейера. Соединение индуктора с генератором осуществляется шинно-щеточным устрой­ ством, а включение и выключение генератора произво­ дится с помощью концевых выключателей при движении конвейера каждой вновь пришедшей позицией. Генера­ тор высокой частоты, предназначенный для нагрева ме­ таллических деталей арматуры, должен отвечать опре­ деленным требованиям, и его эксплуатация без регистра­ ции и разрешения местной (областной) Госинспекции электросвязи не разрешается. Одной из причин, заста­ вивших применять маломощные генераторы для обо­ рудования каждой позиции на конвейерных установках взамен мощного генератора в виде централизованного источника высокочастотной энергии, является возмож­ ность относительно простыми техническими средствами снизить уровень радиопомех до величин, не превышаю­ щих значений, указанных в табл. 7 «Дополнений и из­ менений к общесоюзным нормам допускаемых индустри­ альных помех», а также уменьшить величину излучения энергии высокой частоты в окружающее пространство и тем самым уменьшить опасность воздействия электро­ магнитного поля высоких частот на обслуживающий

165

Персонал. На рис. 2-46 приведена электрическая схема генератора высокой частоты, выполненного на водород­ ном тиратроне и предназначенного для высокочастотного прогрева арматуры и деталей электровакуумных прибо­ ров в производственных условиях. Индуктор шунтирован конденсатором, причем изменением индуктивности ин­ дуктора и емкости конденсатора, образующих колеба­ тельный контур, осуществляется перестройка рабочей

Индуктор

169

Частоты генератора. Максимальная колебательная мощ­ ность в контуре для данного генератора составляет 0,5 кВт при мощности потребления не более 800 Вт. Па рис. 2-47 показана упрощенная блок-схема генератора.

При включении источника анодного напряжения *л

где/п — частота повторения импульсов.

В то же время резонансная частота определяется по формуле

f — *-------

1р 2,т V I C

Сравнивая выражения, получаем:

fa — 2fp.

Это выражение показывает, что при любом значении индуктивности, превышающей 1зар, получается линейный разряд, при котором в момент зажигания тиратрона на­ пряжение продолжает нарастать.

Линейный разряд обеспечивает: а) уменьшение пуль­ сации зарядного тока и потерь в зарядном дросселе; б) работу на одном и том же дросселе при различных частотах повторения.

170